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TQ210 —— LCD

发布时间:2024-04-30 发布时间:
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一、LCD控制器
1、S5PV210 LCD控制器
要使一块LCD正常的显示文字或图像,不仅需要LCD驱动器,而且还需要相应的LCD控制器。在通常情况下,生产厂商把LCD驱动器会以COF/COG的形式与LCD玻璃基板制作在一起,而LCD控制器则是由外部的电路来实现,现在很多的MCU内部都集成了LCD控制器,如S5PV210等。通过LCD控制器就可以产生LCD驱动器所需要的控制信号来控制STN/TFT屏了。

LCD控制器可以通过编程支持不同LCD屏的要求,例如行和列像素数,数据总线宽度,接口时序和刷新频率等。

LCD控制器的主要作用,是将定位在系统存储器中的显示缓冲区中的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器,并产生必要的控制信号,例如RGB_VSYNC, RGB_HSYNC, RGB_VCLK等。

2、主要特性
(1)支持4种接口类型:RGB/i80/ITU 601(656)/YTU444
(2)支持单色、4级灰度、16级灰度、256色的调色板显示模式
(3)支持64K和16M色非调色板显示模式
(4)支持多种规格和分辨率的LCD
(5)虚拟屏幕最大可达16MB
(6)5个256*32位调色板内存

(7)支持透明叠加


3、控制器子模块
(1)、主要由VSFR, VDMA, VPRCS , VTIME和视频时钟产生器几个模块组成:
(2)、VSFR由121个可编程控制器组,一套gamma LUT寄存器组(包括64个寄存器),一套i80命令寄存器组(包括12个寄存器)和5块256*32调色板存储器组成,主要用于对lcd控制器进行配置。
(3)、VDMA是LCD专用的DMA传输通道,可以自动从系统总线上获取视频数据传送到VPRCS,无需CPU干涉。
(4)、VPRCS收到数据后组成特定的格式(如16bpp或24bpp),然后通过数据接口(RGB_VD, VEN_VD, V656_VD or SYS_VD)传送到外部LCD屏上。
(5)、VTIME模块由可编程逻辑组成,负责不同lcd驱动器的接口时序控制需求。VTIME模块产生 RGB_VSYNC, RGB_HSYNC, RGB_VCLK, RGB_VDEN, VEN_VSYNC等信号。

二、接口信号
FIMD显示控制器信号(我写的word表格怎么成这样了?)
SignalI/ODescriptionLCD Type
LCD_HSYNCO水平同步信号RGB I/F
LCD_VSYNCO垂直同步信号
LCD_VDENO数据使能
LCD_VCLKO视频时钟
LCD_VD[23:0]O LCD像素数据输出
SYS_OEO输出使能
VSYNC_LDIOIndirect i80接口,垂直同步信号i80 I/F
SYS_CS0OIndirect i80接口,片选LCD0
SYS_CS1OIndirect i80接口,片选LCD1
SYS_RSOIndirect i80接口,寄存器选择信号
SYS_WEOIndirect i80接口,写使能信号
SYS_VD[23:0]IO Indirect i80接口,视频数据输入输出
SYS_OEOIndirect i80接口,输出使能信号
VEN_HSYNCO601接口水平同步信号ITU 601/656 I/F
VEN_VSYNCO601接口垂直同步信号
VEN_HREFO601接口数据使能
V601_CLKO601接口数据时钟
VEN_DATA[7:0]O 601接口YUV422格式数据输出
V656_DATA[7:0]O 656接口YUV422格式数据输出
V656_CLKO656接口数据时钟
VEN_FIELDO601接口域信号
其中主要的RGB接口信号:
(1)、LCD_HSYNC: 行同步信号,表示一行数据的开始,LCD控制器在整个水平线(整行)数据移入LCD驱动器后,插入一个LCD_HSYNC信号;
(2)、LCD_VSYNC: 帧同步信号,表示一帧数据的开始,LCD控制器在一个完整帧显示完成后立即插入一个LCD_VSYNC信号,开始新一帧的显示;VSYNC信号出现的频率表示一秒钟内能显示多少帧图像,称为“显示器的频率”
(3)、LCD_VCLK:像素时钟信号,表示正在传输一个像素的数据;
(4)、LCD_VDEN: 数据使能信号;
(5)、LCD_VD[23:0]: LCD像素数据输出端口

三、工作时序
下图是LCD RGB接口工作时序图:


上面时序图上各时钟延时参数的含义如下:(这些参数的值,LCD产生厂商会提供相应的数据手册)
VBPD(vertical back porch):表示在一帧图像开始时,垂直同步信号以后的无效的行数
VFBD(vertical front porch):表示在一帧图像结束后,垂直同步信号以前的无效的行数
VSPW(vertical sync pulse width):表示垂直同步脉冲的宽度,用行数计算
HBPD(horizontal back porch):表示从水平同步信号开始到一行的有效数据开始之间的VCLK的个数
HFPD(horizontal front porth):表示一行的有效数据结束到下一个水平同步信号开始之间的VCLK的个数
HSPW(horizontal sync pulse width):表示水平同步信号的宽度,用VCLK计算
(1)帧的传输过程
<1>、VSYNC信号有效时,表示一帧数据的开始, 信号宽度为 (VSPW + 1)个HSYNC信号周期,即(VSPW + 1)个无效行;
< 2>、VSYNC信号脉冲之后,总共还要经过(VBPD + 1)个HSYNC信号周期,有效的行数据才出现; 所以,在VSYNC信号有效之后,还要经过(VSPW + 1 + VBPD + 1)个无效的行;
<3>、随即发出(LINEVAL + 1)行的有效数据;
<4>、最后是(VFPD + 1)个无效的行;
(2)行中像素数据的传输过程
<1>、HSYNC信号有效时,表示一行数据的开始,信号宽度为(HSPW + 1)个VCLK信号周期,即(HSPW + 1)个无效像素;
<2>、HSYNC信号脉冲之后,还要经过(HBPD + 1)个VCLK信号周期,有效的像素数据才出现;
<3>、随后发出(HOZVAL + 1)个像素的有效数据;
<4>、最后是(HFPD + 1)个无效的像素;
(3)将VSYNC、HSYNC、VCLK等信号的时间参数设置好之后,并将帧内存的地址告诉LCD控制器,它即可自动地发起DMA传输从帧内存中得到图像数据,最终在上述信号的控制下出现在数据总线VD[23:0]上。用户只需要把要显示的图像数据写入帧内存中。

四、外部接口
S5PV210外部LCD控制器接口图如下:

下图是信号的引脚连接描述:

(1)16M(24BPP)色的显示模式
用24位的数据来表示一个像素的颜色,每种颜色使用8位
LCD控制器从内存中获得某个像素的24为颜色值后,直接通过VD[23:0]数据线发送给LCD;
在内存中,使用4个字节(32位)来表示一个像素,其中的3个字节从高到低分别表示红、绿、蓝,剩余的1个字节无效;
(2)64K(16BPP)色的显示模式
用16位的数据来表示一个像素的颜色;
格式又分为两种:
5:6:5 ——使用5位来表示红色,6位表示绿色,5位表示蓝色 ;
5:5:5:1——分别使用5位来表示红、绿、蓝,最后一位表示透明度;

每种bpp模式下的引脚定义:


五、寄存器
主要寄存器如下:(其它参照用户手册S5PV210X_UserManual.pdf)
(1)VIDCON0: 配置视频输出格式,显示使能(VIDCON0,R/W,ADDRESS=0XF800_0000)

uf0d2 VIDCON1: RGB 接口控制信号
uf0d2 VIDCON2 : 输出数据格式控制
uf0d2 VIDCON3 : 图像增强控制
uf0d2 I80IFCONx: i80接口控制信号
uf0d2 ITUIFCON : ITU接口控制信号
uf0d2 VIDTCONx: 配置视频输出时序及显示大小
uf0d2 WINCONx: 每个窗口特性设置
uf0d2 VIDOSDxA,B : 窗口位置设置
uf0d2 VIDOSDxC,D: OSD大小设置

六、LCD配置步骤(S5PV210手册给出了)
1. VIDCON0: Configures video output format and displays enable/disable.
2. VIDCON1: Specifies RGB I/F control signal.
3. VIDCON2: Specifies output data format control.
4. VIDCON3: Specifies image enhancement control.
5. I80IFCONx: Specifies CPU interface control signal.
6. VIDTCONx: Configures video output timing and determines the size of display.
7. WINCONx: Specifies each window feature setting.
8. VIDOSDxA, VIDOSDxB: Specifies window position setting.
9. VIDOSDxC,D: Specifies OSD size setting.
10. VIDWxALPHA0/1: Specifies alpha value setting.
11. BLENDEQx: Specifies blending equation setting.
12. VIDWxxADDx: Specifies source image address setting.
13. WxKEYCONx: Specifies color key setting register.
14. WxKEYALPHA: Specifies color key alpha value setting.
15. WINxMAP: Specifies window color control.
16. GAMMALUT_xx: Specifies gamma value setting.
17. COLORGAINCON: Specifies color gain value setting.
18. HUExxx: Specifies Hue coefficient and offset value setting.
19. WPALCON: Specifies palette control register.
20. WxRTQOSCON: Specifies RTQoS control register.
21. WxPDATAxx: Specifies Window Palette Data of each Index.
22. SHDOWCON: Specifies Shadow control register.
23. WxRTQOSCON: Specifies QoS control register
实际中,我们还需要配置 LCD 相关信号引脚(GPIO),以及背光控制引脚。

关键点解析:
1、 LCD 时钟源的确定(参考 S5PV210 芯片手册时钟部分)
在 VIDCON0 寄存器中的 CLKSEL_F 域指定 LCD 的时钟源可以是 HCLK 和 SCLK_FIMD。S5PV210 由 3 个时钟域组成,其中 DSYS 域为 FIMD 提供时钟,FIMD 就是 Fully Interactive Mobile Display(完全交互式移动显示设备),即我们要操作的 LCD 控制器。所以上面的 HCLK 为 HCLK_DSYS,由 MOUT_DSYS 分频得到,freq(HCLK_DSYS) = MOUT_DSYS / (HCLK_DSYS_RATIO + 1) = 667 / (3 + 1) = 166MHz,而 SCLK_FIMD 由 MOUT_FIMD 分频得到,而 MOUT_FIMD 的时钟源由 SCLK_SRC1 寄存器中的 FIMD_SEL域确定。
2、在 S5PV210 芯片手册 1.3.1 BRIEF DESCRIPTION OF THE SUB-BLOCK 中提到
Using the display controller data, you can select one of the above data paths by setting DISPLAY_PATH_SEL[1:0] (0xE010_7008). For more information, refer to Chapter, "Section 02.03. Clock controller".我们需要配置这个寄存器
3、 VIDCON1 中配置 HSYNC、 VSYNC、 VDEN 的极性是否反转,这要对比 S5PV210 中的 LCD 时序图和LCD 芯片手册中的 LCD 时序图,如果有效信号的电平或上升沿或下降沿相同,则不反转,否则要反转。
4、 S5PV210 显示控制器有 5 个窗口,每个窗口有 3 个视频缓冲区,通过 WINCON0 寄存器 BUFSEL选择哪一个,这在配置帧缓存地址时用到。
添加 lcd 后,代码已经增大至 37kB,而 BL1 最大为 16KB,所以需要重定位,
初始化时钟、串口、 DDR,设置栈,然后跳转到 DDR 中执行 bl2.bin, 在 bl2.bin 中进行 lcd 初始化,画线、画圆。

[1] [2]
TQ210LCDARM

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